CUPRINS. 1. Obiective generale 2. Obiectivele fazei de executie 3. Rezumatul fazei 4. Descrierea stiintifica si tehnica 5. Anexe 6.

Transcript

1 RAPORT ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC Etapa II 2008 CUPRINS 1. Obiective generale 2. Obiectivele fazei de executie 3. Rezumatul fazei 4. Descrierea stiintifica si tehnica 5. Anexe 6. Concluzii 1

2 1. Obiective generale Obiectivul general al proiectului de platforma (PYRAMID) propune crearea infrastructurii necesare dezvoltarii cercetarilor in diagnosticarea precoce in patologia maligna digestiva. Proiectul isi propune folosirea tehnicilor imagistice de ultima generatie (autofluorescenta endoscopica, tomografie cu coerenta optica, endomicroscopie confocala laser, etc.), generind crearea unui curent unificator, cu integrarea cercetatorilor tineri in obiectivele si aria de cercetare FP7. 2. Obiectivele fazei de executie In cadrul fazei de executie nr 1, derulata in intervalul 16/12/ /07/2008, s-a urmarit : Achizitionarea partiala a aparaturii infrastructurii CDI: Laborator de imagistica digestiva: autofluorescenta endoscopica, respectiv endomicroscopie confocala laser Laborator de Patologie: linie de citologie monostrat Laborator de Biologie Moleculara: secventiator ADN Realizarea infrastructurii IT si a retelelor de calculatoare Rezumatul fazei Relevanta obiectivelor Proiectul PYRAMID are ca scop completarea si dezvoltarea infrastructurii de cercetare a UMF Craiova determinind, prin cresterea gradului de utilizare a infrastructurii de cercetare existente si nou achizitionate, valorificarea potentialului si a resurselor CDI in plan regional si national, respectiv participarea Centrului de Cercetare in Gastroenterologie in colaborare cu Disciplinele de Patologie si Biologie Moleculara, la programe nationale si internationale de cercetare. Proiectul va 2

3 favoriza astfel participarea cercetatorilor din UMF Craiova la organizatii stiintifice si tehnice (ST) internationale, in special prin crearea unor structuri compatibile care sa permita participarea la programul FP7. De asemenea, au fost achizitionate o serie echipamente necesare dotarii laboratorului de imagistica digestiva (sistem autofluorescenta endoscopica si endomicroscopie confocala laser), laboratorului de patologie (linie de citologie monostrat) si laboratorului de biologie moleculara (secventiator ADN). Metodologia de implementare a fazei 1. Corelarea dintre obiective si buget : stabilirea unei corelari logice intre obiectivele fazei, planul de actiune, programul de desfasurare al activitatilor si buget, stabilirea unui permanent control asupra costurilor, cresterea nivelului de implicare individuala, a initiativei si colaborarii pentru fiecare membru al echipei proiectului. 2. Tehnicile folosite: Stabilirea procedurilor interne de implementare a fazei, respectarea locatiilor stabilite pentru implementarea proiectului, asigurarea logisticii pentru desfasurarea activitatilor fazei, comunicarea permanenta in cadrul echipelor de lucru si intre echipe, schimburile interactive de informare. 3. Procedurile de evaluare internă. Directorul de proiect, a urmărit in permanenta derularea activitatilor, atingerea obiectivelor si a rezultatelor fazei prin: Raportări lunare privind îndeplinirea activităţilor propuse în limita timpului alocat desfăşurării acestora; Monitorizarea rezultatelor; Evaluarea eficienţei utilizării resurselor faţã de rezultatele obţinute. Prin aplicarea metodologiei propuse s-a asigurat: Atingerea obiectivelor fazei; Corelatia dintre buget si actiunile fazei; Concordanta dintre programarea activitatilor si perioada de derulare; Evaluarea permanenta a activitatilor si a rezultatelor obtinute; Mobilizarea echipei proiectului. 3

4 Procedurile de achizitie Pentru achizitia echipamentelor in cadrul fazei 1 au fost aplicate si respectate prevederile Ordonantei de Urgenta a Guvernului nr. 34/2006, privind atribuirea contractelor de achiziţie publică aprobata prin Legea nr. 337/2006 pentru aprobarea, cu modificarile si completarile ulterioare. 3. Descrierea stiintifica si tehnica ACHIZITIONAREA APARATURII INFRASTRUCTURII CDI Laborator de imagistica digestiva Echipamentele achizitionate in cadrul acestei etape au fost instalate in spatiile amenajate la standarde europene in etapa anterioara (vezi fotografiile de mai jos). 4

5 Sistem de autofluorescenta endoscopica Principiul autofluorescentei este bazat pe interactiunea dintre lumina cu o anumita lungime de unda si fluoroforii din tesuturi. Sursele de lumina folosite includ surse incoerente (ex. xenon) sau lumina laser monocromatica. Caracterul fluorescent (profilul spectral) al fiecarui tesut este dependent de compozitia biochimica si arhitectura morfologica. Cand un tesut este iluminat cu lumina ultravioleta sau cu lungime de unda joasa din spectrul vizibil obtinute dintr-o sursa laser sau lampa cu filtru, este emisa de moleculele endogene (fluorofori) tisulare o lumina fluorescenta cu o lungime de unda mai mare. Aceasta autofluorescenta provine din componentele tesutului conjunctiv (colagen, elastina), din enzimele metabolismului celular (NADH, etc.), din produsii biosintezei hemului (porfirine) si din lipopigmenti (lipofuscina, ceride). Diferite lungimi de unda activeaza diferiti fluorofori, fiecare emitand intr-o alta lungime de unda. Detectia leziunilor prin autofluorescenta depinde de schimbarile in concentratia diferitilor fluorofori, modificarile arhitecturale tisulare sau ambele, incluzand alterarea grosimii mucoasei sau circulatiei sangvine care pot afecta intensitatea fluorescentei. 5

6 Caracteristicile tehnice ale sistemului achizitonat: 1. VIDEOENDOSCOP CU AUTOFLUORESCENTA-AFI a) Câmp de vedere (minim): 140 (normal); 60º(tele); 140º(Autofluorescenta) b) Adancimea campului vizual (minim): mm(normal); 2-3.5mm(tele); 5-10mm (Autofluorescenta) c) Capacitate de flexiune (minim): sus 210,jos 90, st. 100, dr. 100 d) Canal instrumentar min. 2,0 mm e) Diametru exterior maxim al tubului de insertie: 10.5 mm f) Lungimea de lucru (minim): 1020 mm g) Functie identificare endoscop h) Functie: Autofluorescenta i) Functie: NBI 2. VIDEOPROCESOR a) Procesor imagine de inalta definitie (HDTV) b) Permite investigarea endoscopica cu tehnologia NBI (Narrow Band Imaging), care are rolul de a evidentia capilarele si structurile de pe suprafata mucoasei, verificarea fluxului prin vase dupa anastomoza precum si evidentierea sistemului vascular din submucoasa, ceea ce duce la o mai buna delimitarea a leziunilor de la nivelul mucoasei si a tehnologiei AFI (Auto Fluorescence Imaging) c) Cu iesire pentru semnal: VBS composite, Y/C si RGB d) Iesire digitala pt. imagine prin IEEE 1394 (FireWire, DV, ilink) e) Posibilitatea de intarirea contururilor de structura pe minim 3 nivele f) Iris automat g) Reglarea tonurilor de culoare: minim + 7 pasi h) Posibilitatea de etalonare automata de alb i) Automatic gain control (AGC) j) Posibilitatea de schimbare a marimii imaginii endoscopice k) Posibilitatea de inghetare a imaginii endoscopice pe ecran l) Posibilitatea de alegere a functiilor variabile pentru butoanele endoscoapelor m) Posibilitatea de recunoastere a datelor de identificrea ale endoscopului n) Afişarea datelor de pacient o) Cu tastatura pt. introducerea datelor 3. SURSA DE LUMINA a) Lampa examinare(minim): 300 W xenon b) Echipata cu filtrele necesare tehnologiei NBI (Narrow Band Imaging) c) Echipata cu tehnologia AFI (Auto Fluorescence Imaging) impreuna cu procesorul) d) Controlul automat al intensitatii luminoase e) Controlul automat al stralucirii in minim 16 trepte f) Pompa de aer inclusa cu minimum 4 trepte g) Borcan de apa autoclavabil h) Lampa de urgenta inclusa. 4. TESTER DE IMERSIBILITATE a) Automat 5. MONITOR MEDICAL LCD a) Pentru vizualizarea de imagini endoscopice de minim 19-inch b) Compatibil cu HDTV (High Definition Television) 6

7 c) Sa intruneasca standardele de siguranta medicala d) Rezolutie minima: 1280 X 1024 puncte e) Intrare si iesire semnal variabila: RGB, Y/C, Composit 6. ASPIRATOR a) Cu borcan de minim 1,5 L, autoclavabil b) Cu filtru microbacterian (minim 5 buc.) 7. TROLIU ENDOSCOPIE a) Compatibil cu echipamentul oferit b) Cu transformator separator c) Cu brat articulat pt. fixarea monitorului LCD d) Cu suport culisant pt. tastaura e) Cu suport pt. 2 endoscoape f) Cu cuva pt. scurgerea endoscoapelor g) Cu intrerupator central pt. a inchide si deschide alimentarea tuturor echipamentelor montate pe troliu h) Prevazut cu roti blocabile Prevazut cu manere pt. o mai usoara manevrare ACHIZITIONAREA APARATURII INFRASTRUCTURII CDI Laborator de imagistica digestiva Sistem de endomicroscopie confocala laser Principiul endomicroscopiei confocale laser este bazat pe integrarea unui microscop confocal laser in virful unui endoscop conventional. In timpul endoscopiei se foloseste apoi o raza laser care genereaza o unda de excitatie de 488 nm, permitind obtinerea de sectiuni optice tisulare de 7 μm cu o rezolutie laterala de 0,7 μm si o penetratie intre 0 si 250 μm. Avantajul major consta in obtinerea unor imagini histologice in vivo cu posibilitatea de a obtine biopsii ghidate. Desi microvascularizatia, celulele individuale si tesutul conjunctiv au vizibilitate buna, diferentierea dintre displazia joasa si inalta nu sunt inca posibile cu agenti de 7

8 contrast topici de tipul fluoresceinei, deoarece contrastul nu penetreaza nucleii celulelor. Alti agenti de contrast de tipul acriflavinei sunt folositi cu grija deoarece au risc potential de activitate mutagenic. Endomicroscopia confocala laser are aplicatii multiple: screening-ul carcinomului colorectal, in special postpolipectomie si in colita ulcerativa, permitind diagnosticul unor neoplazii intraepiteliale cu acuratete mai buna decit endoscopia conventionala. Supravegherea esofagului Barrett si a leziunilor preneoplazice gastrice este de asemenea mai usoara cu microendoscopie confocala laser. Desi confirmarea diagnosticului necesita inca examene anatomopatologice conventionale, este posibila folosirea tehnicilor de telemedicina care permit transmisia in timp real a datelor imagistice catre specialistii anatomopatologi, in timpul examinarilor endoscopice de catre gastroenterologi. Caracteristicile tehnice ale sistemului achizitonat: Videocolonoscop digital cu microscop confocal incorporat Cimp de vedere (minimum): 140 Profunzimea campului in imaginea endoscopica (min.): mm Profunzimea campului in imaginea confocala (min.): μm Deflexie: min. sus 130, jos 130, st. 120, dr. 120 Canal instrumentar: min. 2,8 mm Diam. Tubului de insertie: 12, 8 mm Lungime de lucru: 1500 mm Posibilitate de obtinere a unei imagini microscopice confocala x1000 Unitate de comanda si control a sistemului de microscopie confocala compus din: Unitate optica - sursa laser Transformator de izolare Pedala de comanda Tastatura dedicata cu protectie Monitor touch screen pentru imaginea microscopica Troley cu roti autoblocante Brat lateral pentru imaginea microscopica 8

9 ACHIZITIONAREA APARATURII INFRASTRUCTURII CDI Laborator de Biologie Moleculara Sistem de secventiere ADN Sistemul automat de secvenţiere Beckman Coulter CEQ 8000, cu 8 capilare de 33 si 50 cm cu posibilitate de upgrade la sistem de analiză expresie genică utilizează 4 coloranti diferiti, cate unul pentru fiecare bază. Sistemul detectează cu o fotodioda lungimea de unda indusă de 2 diode laser prin 4 filtre. Sistemul de operare ruleaza sub sistem Windows si contine functii multiple pentru analiza ADN si pentru simplificarea analizei si interpretarii datelor. Precizia functiei pentru colectarea datelor de aproximativ 98%. Functia de secventiere prin alinierea automata a secventelor permite detectia mutatiilor, deletiilor si ambiguitatilor precum şi detectie automata a heterozigotilor. Functia pentru fragmente permite identificarea automata a alelelor (±1 baza la 400 de baze si ±2 baze la 600 de baze) cu scor SNP, instabilitate microsateliti, pierderea heterozigotilor. Randamentul electroforezei este de 700bp / 45 min, 20 SNP / 15 min. Citeste produsii scurti de PCR pana la 75 de baze (afisarea abaterilor la fiecare baza). Sistemul contine programe sofware pentru analize de: - scor SNP; - instabilitate microsateliti; - pierderea heterozigotatii; - scor AFLP dominant; - sistemul include modul de amplificare genica controlat independent de PC 9

10 O a doua componentă a sistemului achizitonat este reprezentată de luminometrul Glomax 20/20 (Promega), un instrument de laborator capabil să detecteze mai bine de 700 molecule de luciferaza sau 3 attomoli de ATP. Determină cantitativ acizii nucleici, enzime, ATP, citotoxicitate, Ca intracelular, specii reactive de oxigen. Interfaţa touchscreen permite controlul şi prelucrarea rapidă datelor. În studiile ulterioare pentru evaluarea calităţii măsurătorilor vom analiza comparativ acizii nucleici prin luminiscenta, spectrofotometrie (alaturat aparatului Glomax de la Promega este biofotometrul Eppendorf), real-time PCR (în prezent dispunem de un sistem RotorGene HRM de la compania Corbett) şi cu ajutorul sistemului de fotodocumentare cu camera CCD (Syngene G:Box HR). Având în vedere că analiza completă a acizilor nucleici implică, în multe cazuri, o etapă iniţială de omogenizare a ţesuturilor sistemul achizitionat include o moară cu bile Mikro-dismembrator (Sartorius). Acest aparat permite omogenizarea rapidă a probei în condiţiile reducerii riscului degradării ADN, ARN şi proteinelor. În plus este evitată utilizarea unor enzime, metodă utilizată frecvent în liza celulară. 10

11 Folosirea acestui instrument garantează reproductibilitatea procesului de dezintegrare, cunoscut fiind faptul că de gradul de reproductibilitate al metodei depinde calitatea rezultatelor. Sistemul permite procesarea unei variate game de probe cu ajutorul bilelor de omogenizare (de otel inox cu diametrul de 3mm sau din agat cu diametrul de10mm). Procesul de omogenizare are loc în flacoane din otel inox cu volum de 7 ml sau flacoane din PTFE cu volum de 20 ml. Pentru că un alt pas important în prelucrarea iniţială a probelor este reprezentat de procesul de extracţie şi purificare a acizilor nucleici ultima componentă a sistemului achizitionat a fost reprezentată de extractorul complet automat Maxwell 16 (Promega). Echipamentul este prevazut cu afisaj digital pentru prezentarea protocoalelor de lucru si a desfasurarii parametrilor programati. Probele nu necesită o pre-procesare. Este posibilă izolarea ADN, ARN si proteine din orice tip de proba (sange, tesut) si orice tip de specie (animal, vegetal, bacterian). Produsul obtinut are o concentratie si puritate ridicată putând fi folosit direct in aplicatii de PCR, Multiplexing si digestie enzimatica. Acest instrument poate procesa până la 16 probe în 45 minute, beneficiind de evitarea variabilităţii induse de prelucrarea manuală precum şi de reducerea costurilor prin diminuarea volumului reactivilor utilizati. 11

12 ACHIZITIONAREA APARATURII INFRASTRUCTURII CDI Laborator de Patologie Linie de citologie monostrat Sistemul de analiza citologica este superior celorlalte sisteme existente in dotarea serviciului de anatomie patologica din cadrul UMF Craiova prin marile avantaje pe care le ofera: păstrarea viabilităţii celulelor: celulele prelevate şi incluse în soluţia de conservare CYTOFAST îşi păstrează caracteristicile citologice nemodificate, ceea ce permite recoltarea şi din zone izolate şi prelucrarea probelor într-un laborator central. standardizarea metodei: recoltarea, conservarea şi depunerea celulelor pe lamă sunt specifice metodei CYTOFAST şi au ca rezultat obţinerea de lame standardizate şi de foarte bună calitate. sensibilitate: metoda CYTOFAST asigură obţinerea de probe reprezentative, permitand citologului o interpretare mult mai rapidă şi corectă a preparatului microscopic. Pe lângă etalarea celulelor în monostrat, lamele păstrează şi contextul inflamator al probei, astfel încât se poate pune un diagnostic complet. Metoda CYTOFAST permite laboratorului efectuarea şi a unor teste complementare, din aceeaşi probă, fără a fi necesară rechemarea pacientului pentru o nouă recoltare. 12

13 ACHIZITIONAREA APARATURII INFRASTRUCTURII CDI Realizarea infrastructurii IT si a retelelor de calculatoare Pentru a stoca si prelucra imensa cantitate de informatie video achizitionata in cadrul procesului de cercetare, a fost necesara dezvoltarea unui centru IT dotat cu tehnica de calcul moderna si performanta si o infrastructura de comunicatii rapida. Primul pas pentru realizarea acestui obiectiv a fost identificarea si amenajarea interioara a unui spatiu dedicat activitatilor IT, localizat in aceeasi cladire si in imediata vecinatate a Centrului de Gastroenterologie si Hepatologie si apoi interconectarea lor prin conexiuni UTP Cat.5e de mare viteza (gigabit ethernet) pentru a asigura intercomunicatia de banda larga intre cele doua puncte. In acest scop a fost total reamenajata o sala de 36 m 2 prin delimitare cu pereti de rigips, tavan fals de rigips, usi de termopan, parchet laminat, precum si infrastructura necesara cum ar fi: instalatia electrica de curenti tari: cablare electrica, prize electrice duble, tablou electric (trifazic) local cu sigurante automate pe zone de cablare, cablare electrica iluminat, corpuri cu tuburi fluorescente 18W si spoturi cu becuri cu incandescenta; cablare curenti slabi: cablare UTP si telefonica structurata cu prize duble din 2 in 2 metri pe pereti; 13

14 instalatie termica (calorifer) si o unitate de aer conditionat deasupra rack-ului pentru o buna ventilatie a echipamentelor ce vor functiona aici fara intrerupere si fara supraveghere umana. Iata cum arata spatiul in anul 2007 inainte de renovare: 14

15 Si in continuare este aratat acelasi spatiu, dupa renovarea in cadrul proiectului. In pasul al doilea spatiul a fost mobilat atat cu mobilier de lemn de birou cat si cu un rack metalic pentru echipamentele informatice. Mobilierul de birou consta in mese, scaune, etajere, dulapuri si biblioteci in doua culori (o parte de sala cu mobilier negru si o parte de sala cu mobilier cires) pentru a fi utilizate atat in scop general cat si pentru depozitarea articolelor multimedia constituind o arhiva locala pentru acest proiect. Camera este prevazuta si cu circuite audio/video pentru conectarea unei camere de supraveghere in scopul asigurarii securitatii echipamentelor si a unui monitor TV pentru urmarirea videoconferintelor medicale cu transmisie in timp real. 15

16 Unul din corpurile de mobilier are usi glisante pentru acomodarea unui televizor de dimensiuni medii (26"). Rack-ul este metalic 42U/19" negru cu geamuri de sticla, dotat cu lampa fluorescenta si tava de ventilatie termostatata. In acest rack au fost montate 16

17 patchpanel-ul UTP pentru 24 de porturi RJ45, switch-ul gigabit principal, un router wireless pentru conectarea laptop-urilor si au fost sertizate conexiunile necesare. Apoi au fost instalate cele doua servere de stocare si comunicatii, sisteme Hewlett-Packard special concepute pentru montarea in rack de 19". Serverele sunt in configuratie quadcore XEON dualprocesor cu harddisk-uri ultrarapide SAS-sff 2.5" hotpluggable setate in configuratie RAID pentru a asigura o siguranta sporita in functionare. De asemenea au fost dotate cu surse redundante de tensiune, cu alimentare dubla, atat directa cat si prin sursa UPS de mare putere. Cu ajutorul unor patchcord-uri UTP a fost realizata atat conectarea la Centrul de Gastroenterologie si Hepatologie cat si la reteaua locala a cladirii cu acces de banda larga la Internet. Pentru a beneficia si de o consola de acces la instalarea si configurarea acestora, atat serverele cat si alte statii de lucru au fost conectate la un switch KVM cu 16 porturi si comanda de comutare electronica care gestioneaza o tastatura si mouse wireless. Pentru asigurarea alimentarii cu energie electrica fara intrerupere a fost achizitionat un UPS de rack de 3000VA montat la baza rack-ului si conectat in tabloul electric general. 17

18 In mijlocul camerei a fost montat si un birou de lucru cu o statie de lucru quadcore cu UPS propriu, conectata la switch-urile (ethernet si KVM) din rack, pe care sa se poata desfasura activitatile IT prevazute in etapele ulterioare sau in alte proiecte de cercetare ce vor utiliza aceasta infrastructura. Pentru usurinta comunicarii cu medicii de la Centrul de Gastroenterologie s-a instalat si un telefon de interior. Cele doua servere si statia de lucru sunt conectate direct la switch-ul principal din rack si impreuna cu celelalte echipamente IT indeplinesc urmatoarele funcţii in cadrul ansamblului proiectului: server stocare - are rolul de a tine o baza de date cu toate informatiile recoltate de la dispozitivele medicale, in general imagini si fisiere video mari dar si descrieri de caz in format text si alte informatii generale; serverul de comunicatii - are rolul de a realiza interconectarea calculatoarelor si echipamentelor medicale din reteaua interna PYRAMID la reteaua locala a cladirii si la Internet, precum si stabilirea tuturor protocoalelor de comunicatie pentru a realiza accesul la datele stocate; switch gigabit - are rolul interconectarii fizice a tuturor echipamentelor intr-o retea locala LAN de mare viteza necesara atat accesului intern la baza de date cat si publicarii datelor pe un site web extern; 18

19 routerul wireless - are rolul mentinerii unei conexiuni mobile IEEE g de 54 mbps pentru laptop-uri si PDA-uri, avand si firewall integrat pentru asigurarea securitatii informatice; statii de lucru - au rolul achizitionarii datelor de la echipamentelor medicale, prelucrarii lor pentru aducerea la un format comun, sortarea si trimiterea lor spre serverul de baze de date pentru stocare. In plus mai sunt utilizate si pentru administrarea serverelor. Conectarea echipamentelor IT si de comunicatie (cele doua servere de stocare si comunicatie, alte statii de lucru din spatiile PYRAMID, laptopuri si PDA-uri etc) in retea precum si interconectarea lor cu reteaua locala a cladirii (Intranet), cu serverele de servicii internet si alte statii de lucru din universitate ce vor putea accesa resursele create se face conform schitei de mai jos: 5. Anexe 1. Facturi 2. Procese verbale de instalare 19

20 6. Concluzii Proiectul PYRAMID va completa si dezvolta infrastructura de cercetare a UMF Craiova determinind valorificarea potentialului si a resurselor CDI in plan regional si national, respectiv participarea Centrului de Cercetare in Gastroenterologie in colaborare cu Disciplinele de Patologie si Biologie Moleculara, la programe nationale si internationale de cercetare. In cadrul acestei faze au fost achizitionate echipamente si materiale necesare infrastructurii IT, infrastructura de sustinere a echipamentelor de cercetare. Totodata, au fost achizitionate si echipamentele de cercetare de inalta performanta conform descrierii de mai sus. Director contract, Conf. Univ. Dr. Adrian Săftoiu 20